开县宏源大桥绿化用地污染调查与评价

李章安，唐　冬

(开县环境监测站，重庆 开县 405400)



开县宏源大桥绿化用地污染调查与评价

李章安，唐冬

(开县环境监测站，重庆 开县 405400)

摘要：针对开县宏源大桥绿化植物生长发育不良的情况，对该地区土壤污染现状进行了监测和分析评价。结果表明，该地区不同土层发生极端土壤酸碱化的情况，且有机质含量极低，表层和中层土壤的有机质平均含量分别为1.08g/ kg和3.2g/ kg；根据综合污染评价，◇T1的表层土为重度污染，◇T1的中层土、◇T2的所有土层、◇T3的表层土以及◇T5的中层土为轻度污染；主要污染重金属是Zn、Cu、Ni和Fe，其中，Zn为重度污染，Cu、Ni和Fe为轻度污染；根据相关分析，pH与Zn、Cu和Fe的综合污染指数有一定关系，而Zn、Cu和Ni极可能为来自堆积钢材的同源污染物。

关键词：绿化用地；重金属污染；污染调查；污染评价；开县

城市绿化是栽种植物以改善城市环境的活动。在城市中植树造林、种草种花，把一定的地面(空间)覆盖或者是装点起来，就是城市绿化。城市绿化能起到稳固路基、保护路面、美化市容、诱导交通、舒适行旅的作用。此外，公路绿化还对保护环境、防治污染、减尘降噪、改善区域生态环境具有重要意义[1]。土壤作为绿化植物的生长介质，其质量的高低直接关系到绿地景观生态效益的好坏。随着城市绿化速度的加快和规模不断扩大，在进行面积较大的园林绿化工程施工时常常遇到复杂的施工环境。尤其在城市环境条件下，土壤类型复杂，土壤性状除了受气候、地理条件等自然因素的影响，还受人为因素的影响[2]。

开县位于重庆市东北部，在三峡库区小江支流回水末端。作为园林式县城，城市绿化意义重大。开县宏源大桥南桥头立交桥工程绿化用地土壤由于受人为因素的影响，目前已经出现绿化植物生长发育不良的状况。因此，有必要对该地区的土壤污染现状进行全面监测和分析评价，以找出主要污染物，为今后的修复工作提供指导和依据。

1材料与方法

1.1样品采集

2015年8月28日对开县宏源大桥南桥头立交桥工程绿化用地土壤进行了采样(E：108°22′28 "，N：31°10′12")。监测土壤面积约为1.7×104m2，依据现场情况，选取绿化植被生长障碍或者死亡的典型代表性地块，分别采集◇T1、◇T2、◇T3、◇T4、◇T5(◇T 4、◇T 5植株生长良好)共5个点位的表层沙土(0～10cm)、中层壤土(10～50cm)，每个点位区域采用梅花点法布点，并按土层混合为10个样品。采样点位图如图1所示，土样的基本信息如表1所示。所有土样分成两批，一批自然风干，一批冷藏保存。

1.2监测内容和方法

监测内容主要包括土壤养分指标2项、土壤重金属污染物9项，共11项。

土壤养分指标：土壤pH、有机质。

土壤重金属污染物：总铁、镉、铅、铜、锌、镍、总铬、总砷、总汞。

测定土壤样品的监测方法和使用仪器如表2所示。

1.3数据分析及评价方法

利用Excel、Origin 8.0和SPSS 19.0处理和分析数据。土壤养分主要根据全国第二次普查分级结果进行评价[3]；土壤中Fe主要根据全国土壤Fe含量的平均值进行评价[4]；土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、As、Hg等重金属主要按照《GB15618-1995 土壤环境质量标准》二级标准以及《HJ/T 166-2004 土壤环境监测技术规范》等进行评价[5]，相关计算公式如下：

(1)

(2)

其中：Pi为土壤中i污染物的单项污染指数；Ci为土壤中i污染物的实测含量；Coi为i污染的对应标准最高允许含量；PN为i污染物的内梅罗污染指数；Pi平均为i污染物的单项污染指数的平均值；Pimax为i污染物的单项污染指数中的最大值。

内梅罗污染指数评价土壤环境质量分级标准如表3所示。

表1　开县宏源大桥绿化用地土样基本信息表

表2　土壤样品的监测方法和使用仪器

表3　内梅罗污染指数评价土壤环境质量分级标准

2监测结果与评价

2.1土壤养分的监测结果与评价

土壤pH和有机质的箱线图如图2所示，从中可以看出，表层土样的pH变化较大，最低值仅为3.05(◇T1)，最大值为8.99(◇T5)，平均值为6.62；中层土样的pH变化较小，平均值为8.41。表层土样和中层土样的有机质变化均较小，且中层土样的有机质含量总体比表层土样的含量高，但两者有机质含量均较低。其中表层土样有机质平均含量仅为1.08g/kg；中层土样的有机质平均含量仅为3.2g/kg。

土壤养分是衡量土壤肥力和土壤环境质量监测的重要指标之一，其为植物生长发育提供了必须的环境条件和营养元素。根据全国第二次土壤普查的结果，该地区◇T1表层土(pH 3.05)和◇T2表层土(pH 3.20)为极强酸性土壤，其他土层则表现出不同程度的土壤碱化。土壤出现极低pH可能是由于该地之前用于堆放钢材，钢材中的Al进入土壤，土壤吸收性复合体接受了一定数量交换性铝离子，使土壤中碱性(盐基)离子淋失。不同区域、不同土层间出现了极端酸碱性土壤，严重阻碍了植物的生长发育，植物由于细胞受到破坏而死亡[7]，同时土壤碱化导致土壤板结[8]，而土壤发生酸化后，增加了土壤中部分重金属的溶解量，从而加重了重金属污染程度。另外，土壤酸化或者碱化还会减弱土壤中微生物的活性，引起土壤肥力下降。该地区有机质含量也说明了这点。表层砂土孔隙度较大，不利于固持土壤中的营养物质，而该地区地势有坡度，当有降雨等天气时，土壤中的营养物质大量流失，造成表层土壤有机质含量过低；而中层土壤板结严重，引起土壤供氧不足，加上pH较高，不利于土壤中微生物的活动，从而造成中层土壤有机质含量过低。不同区域、不同土层的有机质均属于土壤养分6级含量(≤ 6g/kg)，有机质含量较低，不仅不利于植物的正常生长，同时不利于改善土壤的理化性质，导致土壤环境恶化。另外，土壤有机质具有与难溶性的磷反应的特性，土壤中有机质含量过低，从而降低了土壤中磷的有效性[9]。

2.2土壤重金属的监测结果与评价

土壤重金属污染是全球主要环境危害之一，并可能通过农作物进入人类食物链，严重影响食品安全并危及人类健康[10]。一直以来，土壤中镉、铬、汞、砷、铅、铜、锌、镍等重金属都是土壤环境监测中的重点监测项目，对预防和修复土壤重金属污染具有重要意义。

根据各土层的PN值，不同土层土壤的综合污染评价结果如表4所示：◇T1表层土的综合评价等级为重度污染；◇T1中层土、◇T2所有土层、◇T3表层土以及◇T5中层土均出现轻度污染；◇T3中层土以及◇T4所有土层均为尚清洁，属于警戒级别；仅T5表层土壤为清洁，属于安全级别。所采土样污染率达60%，因此，该区域应尽快采取有效的污染治理措施，降低污染程度。

表4　不同土层土壤的综合污染评价

表5　不同重金属元素的综合污染评价

综上所述，监测的土壤中，以◇T1的表层土受到污染最为严重，为重度污染，◇T1的中层土、◇T2的所有土层、◇T3的表层土以及◇T5的中层土次之，为轻度污染。主要污染物重金属是Zn、Cu、Ni和Fe，其中，Zn的综合污染等级为重度，Cu、Ni和Fe的综合污染等级为轻度。

2.3监测指标的相关分析

各监测指标的相关分析如表6所示。

表6　pH及重金属综合污染指数的相关矩阵

注：* 相关(P< 0.05); ** 显著相关(P< 0.01)。

从表6可以看出，pH与总Fe呈显著正相关，这是由于表层土壤的pH较低，使得该层土壤中被吸附或者固持的Fe更容易活化，被释放到土壤中，而表层土壤土质为砂土，导致Fe的迁移性增强，且微生物和植物更易吸收，使得pH较低的土层总Fe含量较低。但是，中层土壤的pH较高，导致该层土壤中的Fe被固定，另外，中层土壤是板结程度较高的壤土，进而导致Fe的迁移性降低，微生物和植物也难以利用，使得pH较高的土层总Fe含量较高。pH与Zn和Cu呈负相关，与Ni无相关性，这说明该地区土壤在一般情况下，pH较低的土层，Zn和Cu的综合污染指数较高；反之，则Zn和Cu的综合污染指数较低。Ni综合污染指数与pH无一定关系。除此以外，Zn、Cu和Ni的综合污染指数相互之间均呈显著正相关，但与Fe无相关性。这说明Zn、Cu和Ni极可能为同源污染物，Fe主要来源于钢材和土壤本身。Zn、Cu和Ni是常用的镀钢金属，镀于钢材的表面，由于开县地处中国西南酸雨区[6], 加上该地区土壤长期用于堆积建设所用钢材，钢材露天放置，当发生降雨等天气情况时，导致钢材中的重金属元素进入土壤；另一方面由于该地区中层土壤板结，使得雨水难以渗入而长期滞留在表层砂土中，不仅使得上层和中层土壤表现出极端酸碱性，又阻碍了Zn、Cu、Ni等重金属污染物在土壤中的上下迁移，造成了重金属在土壤中积累，最终引起重金属污染。

3结论

(1) 该地区不同土层发生极端土壤酸碱化的情况，且有机质含量极低，表层和中层土壤的有机质平均含量分别为1.08g/kg和3.2g/kg。

(2) 根据综合污染评价，◇T1的表层土为重度污染，◇T1的中层土、◇T2的所有土层、◇T3的表层土以及◇T5的中层土为轻度污染；主要污染物重金属是Zn、Cu、Ni和Fe，其中，Zn为重度污染，Cu、Ni和Fe为轻度污染。

(3) 根据相关分析结果，pH与Zn、Cu和Fe的综合污染指数有一定关系，而Zn、Cu和Ni极可能为同源污染物。

4建议

(1) 合理使用土壤改良剂和肥料，以调节土壤pH，改善土壤物理性质，提高土壤肥力，达到改善极端酸碱性土壤和有机质含量较低的现状。

(2) 因地制宜，针对Zn、Cu和Ni等重金属污染，选取合适的超积累植物(如蜈蚣草、东南景天)等本土植物改种。一方面，达到降低土壤中重金属含量的目的，另一方面，起到城市公路绿化的作用。

(3) 对现有地块边坡采取隔挡措施，确保沙、土层和有机质等不被雨水淋溶冲刷而带走。

参考文献：

[1]毕华松. 上海景观公路土壤现状与改良关键技术研究[D]. 上海：华东理工大学, 2011: 1-67.

[2]尹淑莲, 马英. 园林用地土壤调查技术及其应用[J]. 河北林业科技, 2009(3): 44-45.

[3]中国科学院南京土壤所. 中国土壤数据库[DB].

[4]董旭辉, 孙文舜. 中国土壤Fe、Al的环境背景值及其分布趋势的研究[J]. 中国环境监测, 1991, 7 (3): 1-3.

[5]韩凌. 营口市基本农田土壤质量现状分析[J].环境保护与循环经济,2013,33(11):54-56.

[6]陈曦, 王旭, 马丽雅, 王斌. 川渝两地酸雨的空间分布特征研究[J]. 三峡环境与生态, 2008,1(2): 1-3,36.

[7]唐琨, 朱伟文, 周文新, 等. 土壤pH对植物生长发育影响的研究进展[J]. 作物研究,2013, 27(2): 207-211.

[8]唐冬, 毛亮, 支月娥, 等. 上海市郊设施大棚次生盐渍化土壤盐分含量调查及典型对应分析[J]. 环境科学, 2014, 35(12): 291-296.

[9]陶士锋, 徐晓峰, 寇太记. 土壤有机质对有效磷及水提取磷含量的影响[J]. 中国生态农业学报, 2012, 20(8):1054-1058.

[10]Liang Mao, Dong Tang, Haiwei Feng, et al. Determining soil enzyme activities for the assessment of fungi and citric acid-assisted phytoextraction under cadmium and lead contamination[J]. Environmental Science and Pollution Research,Doi:10.1007/s11356-015-5220-1.

Pollution Survey and Evaluation of the Landscaping Soil near Hongyuan Bridge in Kaixian

LI Zhang-an, TANG Dong

(Kaixian Environmental Monitoring Station, Kaixian Chongqing 405400, China)

Abstract：A pollution survey and evaluation of the landscaping soil near Hongyuan Bridge was conducted due to the slow growing plants.The results suggested that extreme soil acidification or alkalization occurred in different soil layers. The organic matter of the soil was also low. The average amounts of organic matter in the surface layer and the middle layer were 1.08 g/kg and 3.2 g/kg respectively. According to comprehensive pollution index, the top layer of ◇T1 was in high level of pollution. The middle layer of ◇T1, all layers of ◇T2, the top layer of ◇T3 and the middle layer of ◇T5 were in light level of pollution. The main heavy metals were Zn, Cu, Ni and Fe. Zn was in high level of pollution, Cu, Ni and Fe were in light level of pollution. The pH had close correlation with the pollution indexes of Zn, Cu, Ni and Fe and Zn. Cu and Ni were most likely from storing steels on the landscaping soil.

Key words：green land; heavy metals pollution;pollutionsurwey; pollution evaluation; Kaixian

中图分类号：X82

文献标志码：A

文章编号：1673-9655(2016)03-0085-06

作者简介：李章安(1973-)，男，重庆开县人，高级工程师/环境影响评价工程师，开县环境监测站站长，主要从事环境监测、环境影响评价及环境科学技术研究。通信作者：唐冬(1988-)，男，硕士，从事环境监测工作。

收稿日期：2015-10-31